(57)【要約】【課題】簡単な構成でありながら外部からの過電圧の印加に対して保護することができるフォトカプラインターフェイス回路を提供する。【解決手段】第１の端子Ｔ１と第２の端子Ｔ２とを互いに接続する信号線Ｌ１に短絡異常が発生して過電圧が信号線Ｌ１に印加された場合、被駆動側回路Ｂにおいて第２の端子Ｔ２とフォトカプラＣとの間に接続された保護ダイオードＤＢによりフォトカプラＣに逆電圧が発生することが防止される。また、駆動側回路Ａの駆動用トランジスタＳＷがＯＦＦ状態のときには、信号線Ｌ１から駆動用トランジスタＳＷを介してグラウンドＧへ電流が流れることはなく、駆動用トランジスタＳＷがＯＮ状態のときには、駆動用トランジスタＳＷを介してグラウンドＧへと短絡電流ＩＬＡが流れるが、第１の端子Ｔ１と駆動用トランジスタＳＷとの間に直列に接続された保護抵抗Ｒ２によって短絡電流ＩＬＡが制限される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動素子が搭載された駆動側回路の第１の端子とフォトカプラが搭載された被駆動側回路の第２の端子とを互いに接続することによりフォトカプラ入力電源とグラウンドとの間にフォトカプラ、第２の端子、第１の端子及び駆動素子が直列に接続されるフォトカプラインターフェイス回路であって、
被駆動側回路のフォトカプラと第２の端子との間に直列に接続されると共にフォトカプラにおける逆電圧の発生を防止するための保護ダイオードと、
駆動側回路の駆動素子に直列に接続されると共に駆動素子を流れる電流を制限するための保護抵抗と
を備えたことを特徴とするフォトカプラインターフェイス回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、フォトカプラインターフェイス回路に係り、特に外部からの過電圧の印加に対する保護技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６に示されるように、駆動用トランジスタＳＷが搭載された駆動側回路Ａの第１の端子Ｔ１と、フォトカプラＣが搭載された被駆動側回路Ｂの第２の端子Ｔ２とを互いに信号線Ｌ１で接続することにより、フォトカプラ入力電源ＶＢとグラウンドＧとの間にフォトカプラＣ、第２の端子Ｔ２、第１の端子Ｔ１及び駆動用トランジスタＳＷが直列に接続されるフォトカプラインターフェイス回路がある。駆動側回路Ａの駆動用トランジスタＳＷにフォトカプラ駆動信号Ｓｃが出力されて駆動用トランジスタＳＷがオンすると、被駆動側回路Ｂのフォトカプラ入力電源ＶＢから電流制限抵抗Ｒ１、フォトカプラＣ、第２の端子Ｔ２、第１の端子Ｔ１及び駆動用トランジスタＳＷを介してグラウンドＧへと電流ＩＦが流れ、フォトカプラＣが駆動される。
【０００３】
しかし、図７に示されるように、第１の端子Ｔ１と第２の端子Ｔ２とを互いに接続する信号線Ｌ１に短絡異常が発生し、駆動側回路Ａの駆動用トランジスタＳＷがＯＦＦ状態のときに例えば高圧電源ＶＬからのサージ電圧やノイズ等の過電圧が信号線Ｌ１に印加されると、高圧電源ＶＬから第２の端子Ｔ２、フォトカプラＣ、電流制限抵抗Ｒ１を介してフォトカプラ入力電源ＶＢへとリーク電流ＩＬＢが流れ、フォトカプラＣに発生した逆電圧がフォトカプラＣの入力逆耐圧を超えてフォトカプラＣが破損するおそれがある。
一方、図８に示されるように、駆動側回路Ａの駆動用トランジスタＳＷがＯＮ状態のときに例えば高圧電源ＶＬからのサージ電圧やノイズ等の過電圧が信号線Ｌ１に印加されると、高圧電源ＶＬから第１の端子Ｔ１、駆動用トランジスタＳＷを介してグラウンドＧへと短絡電流ＩＬＡが流れ、駆動用トランジスタＳＷや駆動側回路Ａのパターンが破損するおそれがある。
【０００４】
例えば特許文献１には、電子デバイスの電圧入力端子にポジスタとツェナーダイオードと温度ヒューズを接続し、電子デバイスに過電圧が印加されると、過電圧に対応した電流をポジスタとツェナーダイオードにバイパスさせ、ツェナーダイオードを発熱させて温度ヒューズの溶断を促進する保護回路が開示されている。温度ヒューズの溶断後は、ポジスタが次第に温度上昇によってその抵抗値を増大させることで、電流の抑制を図っている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−９５１５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のような保護回路を図４に示したフォトカプラインターフェイス回路に適用しようとすると、駆動側回路Ａと被駆動側回路Ｂの双方にそれぞれ特許文献１の保護回路を搭載しなければならず、回路構成が複雑で大型化してしまう。また、ポジスタ及びツェナーダイオードは、その抵抗値に大きな温度特性を有するため、駆動側回路Ａ及び被駆動側回路Ｂの使用環境等によっては適用が困難になるおそれがある。
【０００７】
この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、簡単な構成でありながら外部からの過電圧の印加に対して保護することができるフォトカプラインターフェイス回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るフォトカプラインターフェイス回路は、駆動素子が搭載された駆動側回路の第１の端子とフォトカプラが搭載された被駆動側回路の第２の端子とを互いに接続することによりフォトカプラ入力電源とグラウンドとの間にフォトカプラ、第２の端子、第１の端子及び駆動素子が直列に接続されるフォトカプラインターフェイス回路であって、被駆動側回路のフォトカプラと第２の端子との間に直列に接続されると共にフォトカプラにおける逆電圧の発生を防止するための保護ダイオードと、駆動側回路の駆動素子に直列に接続されると共に駆動素子を流れる電流を制限するための保護抵抗とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、被駆動側回路のフォトカプラと第２の端子との間に接続された保護ダイオードと駆動側回路の駆動素子に直列に接続された保護抵抗を用いるだけの簡単な構成で外部からの過電圧の印加に対する保護が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
図１に実施の形態１に係るフォトカプラインターフェイス回路の構成を示す。駆動側回路Ａは、駆動素子として駆動用トランジスタＳＷを有し、この駆動用トランジスタＳＷに直列に保護抵抗Ｒ２が接続され、さらに保護抵抗Ｒ２に第１の端子Ｔ１が接続されている。一方、被駆動側回路Ｂは、フォトカプラＣを有し、このフォトカプラＣの一端に電流制限抵抗Ｒ１を介してフォトカプラ入力電源ＶＢが接続され、フォトカプラＣの他端に保護ダイオードＤＢを介して第２の端子Ｔ２が接続されている。保護ダイオードＤＢは、フォトカプラＣに逆電圧が印加されないような向きに配置されている。すなわち、保護ダイオードＤＢにより、フォトカプラＣから第２の端子Ｔ２に向かう電流は許容されるが、逆に第２の端子Ｔ２からフォトカプラＣに向かう電流は禁止される。
【００１１】
駆動側回路Ａの第１の端子Ｔ１と被駆動側回路Ｂの第２の端子Ｔ２とを互いに信号線Ｌ１で接続することにより、フォトカプラ入力電源ＶＢとグラウンドＧとの間に被駆動側回路ＢのフォトカプラＣと駆動側回路Ａの駆動用トランジスタＳＷが直列に接続される。そして、駆動側回路Ａの駆動用トランジスタＳＷにフォトカプラ駆動信号Ｓｃが出力されて駆動用トランジスタＳＷがオンすると、被駆動側回路Ｂのフォトカプラ入力電源ＶＢから電流制限抵抗Ｒ１、フォトカプラＣ、保護ダイオードＤＢ、第２の端子Ｔ２、第１の端子Ｔ１、保護抵抗Ｒ２及び駆動用トランジスタＳＷを介してグラウンドＧへと電流ＩＦが流れ、フォトカプラＣが駆動される。
【００１２】
ここで、第１の端子Ｔ１と第２の端子Ｔ２とを互いに接続する信号線Ｌ１に短絡異常が発生して例えば高圧電源ＶＬからのサージ電圧やノイズ等の過電圧が信号線Ｌ１に印加された場合の動作について説明する。まず、図２に示されるように、駆動側回路Ａの駆動用トランジスタＳＷがＯＦＦ状態のときに過電圧が信号線Ｌ１に印加されると、駆動用トランジスタＳＷがＯＦＦ状態であるので、高圧電源ＶＬから駆動用トランジスタＳＷを介してグラウンドＧへ電流が流れることはなく、また、被駆動側回路Ｂにおいて第２の端子Ｔ２とフォトカプラＣとの間に保護ダイオードＤＢが接続されているため、フォトカプラＣに逆電圧が発生することが防止される。従って、信号線Ｌ１に過電圧が印加されても、駆動側回路Ａ及び被駆動側回路Ｂのいずれにも短絡電流やリーク電流が流れることはなく、駆動用トランジスタＳＷやフォトカプラＣ等の回路素子が保護される。
【００１３】
次に、図３に示されるように、駆動側回路Ａの駆動用トランジスタＳＷがＯＮ状態のときに過電圧が信号線Ｌ１に印加されると、高圧電源ＶＬからこの駆動用トランジスタＳＷを介してグラウンドＧへと短絡電流ＩＬＡが流れる。ただし、駆動側回路Ａの第１の端子Ｔ１と駆動用トランジスタＳＷとの間に直列に保護抵抗Ｒ２が接続されているため、この保護抵抗Ｒ２によって短絡電流ＩＬＡが制限されることとなる。また、駆動用トランジスタＳＷがＯＦＦ状態の場合と同様に、被駆動側回路Ｂにおいて第２の端子Ｔ２とフォトカプラＣとの間に保護ダイオードＤＢが接続されているため、フォトカプラＣに逆電圧が発生することが防止される。従って、信号線Ｌ１に過電圧が印加されても、駆動側回路Ａの保護抵抗Ｒ２及び駆動用トランジスタＳＷに制限された短絡電流ＩＬＡが流れるだけで、駆動用トランジスタＳＷや駆動側回路Ａのパターン並びに被駆動側回路ＢのフォトカプラＣ等が保護される。
【００１４】
実施の形態２
図４に実施の形態２に係るフォトカプラインターフェイス回路の構成を示す。この実施の形態２は、図１に示した実施の形態１の回路において、駆動側回路Ａの第１の端子Ｔ１と駆動用トランジスタＳＷとの間に保護抵抗Ｒ２を接続する代わりに、駆動用トランジスタＳＷとグラウンドＧとの間に直列に保護抵抗Ｒ２を接続したものである。このような構成としても、実施の形態１と同様に、信号線Ｌ１に過電圧が印加された場合に、駆動側回路Ａの駆動用トランジスタＳＷがＯＦＦ状態であれば、駆動側回路Ａ及び被駆動側回路Ｂのいずれにも短絡電流やリーク電流が流れることはなく、一方、駆動側回路Ａの駆動用トランジスタＳＷがＯＮ状態であれば、保護抵抗Ｒ２により駆動用トランジスタＳＷに制限された短絡電流ＩＬＡが流れるだけであり、駆動側回路Ａ及び被駆動側回路Ｂの双方が保護されることとなる。
【００１５】
実施の形態３
図５に実施の形態３に係るフォトカプラインターフェイス回路の構成を示す。この実施の形態３は、図１に示した実施の形態１の回路において被駆動側回路Ｂに配設されていたフォトカプラ入力電源ＶＢ及び電流制限抵抗Ｒ１を駆動側回路Ａに配設したものである。駆動側回路Ａの電流制限抵抗Ｒ１に接続される第３の端子Ｔ３と被駆動側回路ＢのフォトカプラＣに接続される第４の端子Ｔ４とを互いに信号線Ｌ２で接続することにより、駆動側回路Ａの電流制限抵抗Ｒ１と被駆動側回路ＢのフォトカプラＣが直列に接続される。すなわち、第１の端子Ｔ１と第２の端子Ｔ２を互いに信号線Ｌ１で接続すると共に第３の端子Ｔ３と第４の端子Ｔ４を互いに信号線Ｌ２で接続することにより、フォトカプラ入力電源ＶＢとグラウンドＧとの間に電流制限抵抗Ｒ１、フォトカプラＣ、保護ダイオードＤＢ、保護抵抗Ｒ２及び駆動用トランジスタＳＷが直列に接続される。
【００１６】
このような構成としても、実施の形態１と同様に、信号線Ｌ１に過電圧が印加された場合に、駆動側回路Ａ及び被駆動側回路Ｂの双方が保護される。また、信号線Ｌ２に過電圧が印加されても、信号線Ｌ２はフォトカプラＣよりフォトカプラ入力電源ＶＢ側に位置しているので、フォトカプラＣに逆電圧が発生することはなく、また、駆動用トランジスタＳＷがＯＮ状態であれば、フォトカプラＣ及び駆動用トランジスタＳＷ等を短絡電流ＩＬＡが流れるが、保護抵抗Ｒ２によって短絡電流ＩＬＡが制限される。従って、駆動側回路Ａ及び被駆動側回路Ｂの双方が保護されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の実施の形態１に係るフォトカプラインターフェイス回路の構成を示す回路図である。
【図２】図１のフォトカプラインターフェイス回路における駆動素子ＯＦＦ時に外部から過電圧が印加した様子を示す回路図である。
【図３】図１のフォトカプラインターフェイス回路における駆動素子ＯＮ時に外部から過電圧が印加した様子を示す回路図である。
【図４】実施の形態２に係るフォトカプラインターフェイス回路の構成を示す回路図である。
【図５】実施の形態３に係るフォトカプラインターフェイス回路の構成を示す回路図である。
【図６】従来のフォトカプラインターフェイス回路の構成を示す回路図である。
【図７】図６のフォトカプラインターフェイス回路における駆動素子ＯＦＦ時に外部から過電圧が印加した様子を示す回路図である。
【図８】図６のフォトカプラインターフェイス回路における駆動素子ＯＮ時に外部から過電圧が印加した様子を示す回路図である。
【符号の説明】
【００１８】
Ａ  駆動側回路、Ｂ  被駆動側回路、ＳＷ  駆動用トランジスタ、Ｃ  フォトカプラ、Ｒ１  電流制限抵抗、Ｒ２  保護抵抗、ＤＢ  保護ダイオード、ＶＢ  フォトカプラ入力電源、ＶＬ  高圧電源、Ｇ  グラウンド、Ｌ１，Ｌ２  信号線、Ｔ１  第１の端子、Ｔ２  第２の端子、Ｔ３  第３の端子、Ｔ４  第４の端子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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